L’imprimante 3D Desktop Metal – Le test exclusif

Nous vous proposons aujourd’hui de découvrir en exclusivité le test de l’imprimante Desktop Metal. Véritable licorne de l’impression 3D,  la startup de Boston a l’intention de bousculer la fabrication additive métal. Nous avons confié le test de la machine à notre formateur expert en Fabrication Additive Metal qui accompagne les grands groupes français dans l’intégration des technologies d’impression 3D. Il vous distille avec parcimonie, mais générosité, tout ce que vous devez savoir, de la livraison jusqu’aux étapes de post-production.

Pour cette review exclusive le distributeur français Kreos nous a ouvert ses portes, nous permettant ainsi de connaitre tous les détails de cette technologie.

Desktop Metal Studio System

Cliquez sur les chiffres clignotants pour en savoir plus

1
2
3
4
5
6
1

Consommables 

2

Zone de Stockage des consommables 

3

Tête d’impression 

4

Unité de fabrication 

Avec un zone d’impression  de 300x200x200 mm

5

Unité de déliantage 

6

Unité de frittage 

Desktop Metal Studio System est le nom de marque de la solution complète Desktop Metal. Celle-ci est composée de l’imprimante, de la solution de déliantage, et du four de frittage. Nous reviendrons en détail sur chacun des composants plus loin. Grâce à cette technologie, vous pouvez obtenir des pièces métalliques sans avoir nécessairement besoin d’un atelier dédié, et ce pour un prix défiant toute concurrence, comparé aux technologies métal existantes sur le marché.

Petite révolution du domaine industriel, Desktop Metal a choisi, pour ce faire, de s’appuyer sur la technologie MIM (Metal Injection Molding). Nom technique pour une solution ingénieuse déjà connue dans le domaine industriel, mais jamais encore utilisée dans le domaine de l’impression 3D sous cette forme-là. Cela consiste à agglomérer des grains de poudre métallique, grâce à un liant de polymère et de cire. Une fois, la pièce créée, elle est passée dans une solution chimique dissolvant la cire, puis dans un four afin de lier les grains de poudre et, ainsi, obtenir une pièce métal avec toutes les caractéristiques d’une pièce forgée ou moulée.

Associons à cela une utilisation simplifiée et guidée grâce au logiciel Fabricate, et nous obtenons la solution Desktop Metal.

Caractéristiques Techniques de Imprimante Desktop Metal

Spécificités techniques Desktop Metal Studio System
Dimension imprimante 3D 823x538x948 mm
Poids Imprimante 104.6Kg
Coût (solution complète) 235 000€
Technologie FDM (Dépôt de matériau (chargé métal) fondu)
Tête d’impressionDouble tête d’impression (une pour la
céramique, une pour le métal)
Température tête d’impression 175°C
Diamètre buses 0.25mm (épaisseur couche 50 ou 150 microns)
0.4mm (épaisseur de couche 150 ou 220
microns
Plateau chauffant Oui
Enceinte chauffante Non
Logiciel de tranchageFabricate
Aire d’impression300x200x200 mm
Précision de l’imprimante +-0.5mm
Taux d’impression maximum 16 Cm3/Hr
Poids maximum d’impression sur le plateau
6.5 Kg
Matériaux 17-4PH (inox), 4140, H13 (pour outillage), 316L
(inox), Cuivre, Alliage 625
Connexion Réseau Wifi et Ethernet
Format du fichier STL, IGES, JT, STEP, VDA-FS, U3D, VRML
Tension électrique 120VAC (60Hz) adaptateur inclus

Livraison, installation et formation

Le distributeur vous livre la technologie dans votre espace de travail. La première machine est arrivée en France courant septembre 2019. L’installation s’effectue en trois jours avec deux journées de formation à prévoir. Il faut prévoir une mise en place de la machine, avec un accompagnement sur tous les éléments et fonctionnalités de l’équipement. Une partie de la formation est aussi à prévoir sur le logiciel Fabricate. L’utilité de cette formation réside dans la compréhension des paramètres machines et matériaux permettant de fiabiliser la production. Il faudra envisager une formation de conception orientée afin d’intégrer les contraintes et libertés liées à la technologie Desktop Metal.

Recommandation environnement et manipulation de l’imprimante Desktop Metal

Un Branchement particulier est à prévoir (voir Notice d’installation Desktop Metal) ainsi que l’application de certains éléments dans la zone de travail.

Cette technologie est conçue afin de s’intégrer dans un atelier standard (là, est tout son intérêt). En effet, contrairement aux technologies classiques d’impression 3D métal dons la matière première est de la poudre, donc très volatile, cette technologie propose une matière première sous forme de barrettes solides. Aucun dégagement n’est donc à craindre durant son impression ou au cours de ses manipulations. Tous les éléments sont manipulables à mains nues. Pour les deux étapes de déliantage et de frittage, des filtres sont installés permettant de garantir la qualité de l’air.

Torture test – Desktop Metal

Avis de l’expert FAM

Il est tout de même recommandé d’installer la solution complète dans un espace isolé afin d’avoir un espace de travail dédié. Une évacuation du gaz utilisé pour le four de frittage est à prévoir ainsi qu’une alimentation électrique spécifique.

Etapes de fabrication de la solution Desktop Metal

L’imprimante peut être connectée par Ethernet ou par wifi. Grâce au logiciel Fabricate, il est possible de contrôler les trois éléments de la Solution, mais aussi une ferme complète de machines ; répondant ainsi au besoin de production de l’entreprise. Cependant, certains réglages doivent être fait directement sur la machine.

Réglages sur l’imprimante 3D Desktop Metal

Calibration du plateau : Calibration automatique de la buse et du plateau, très simple à faire car le logiciel vous accompagne sur chaque étape.

Eléments à mettre en place :

  • Mise en place d’une feuille d’impression sur le plateau (Feuille souple permettant de retirer facilement les pièces en fin d’impression). Celle -ci est à changer à chaque fabrication (2€ l’unité).
  • Mise en place d’un conteneur de matière première si besoin.

Avis de l’expert FAM

Le temps de réglage estimé par fabrication est d’environ 15 min

Les étapes de lancement d’une fabrication

  • Ouverture du logiciel Fabricate et chargement du fichier pièce.
  • Orientation de la pièce, mise en place des supports (s’effectue de manière automatique)
  • Sélection de la « recette » d’impression liée au matériau à imprimer.
  • Transfert du fichier à l’imprimante

Le matériau étant sous forme de barrettes et non sous forme de filament, un doigt vient appuyer sur celles-ci permettant, suivant la pression exercée sur celle-ci, de gérer le débit de matière extrudée par la buse. L’impression s’effectue de la même manière que les technologies FDM classique

L’imprimante est composée de deux têtes.

  • La première imprime un mix de métal, polymère et cire (en gris sur la photo). Elle imprime à la fois les supports et la pièce avec ce matériau.
  • La deuxième tête imprime un mix de céramique, polymère et cire (En blanc sur la photo). Elle fait l’interface entre la pièce et le support.

Avis de l’expert FAM

Le « secret » de cette technologie est le suivant : La céramique ayant un point de fusion bien supérieur au métaux imprimés sur cette technologie, celle-ci reste sous forme de poudre lors de sa sortie du four, alors que la poudre métallique, de la pièce et des supports, est quant à elle fusionnée. Cette ingénieuse idée permet d’éviter que la pièce ne se soude à ses supports, rendant ainsi le décochage enfantin. Il faut compter 30 min de refroidissement en fin d’impression. Ce temps est pris en compte dans le temps de fabrication calculé par le logiciel. En sortie d’impression, la pièce est dite « verte » car nous avons une pièce qui est un mélange de poudre métallique, polymère et cire.

Solution de déliantage Desktop Metal

Spécificités techniquesSolution de déliantage Desktop Metal
Dimension Solution de déliantage
1020x740x570 mm
Poids Solution de déliantage
150Kg

Le solvant attaque chimiquement la cire contenue dans la pièce. Une pièce correctement traitée perd 5% de son poids en 20h environ. Cette donnée est indispensable, car dans le cas contraire ou il resterait encore de la cire dans la pièce, celle-ci créerait des bulles lors de l’étape de frittage et déformerait la pièce.

Le logiciel calcul automatiquement le temps de déliantage optimal en fonction des pièces à traiter. Un système de distillation permet de purifier le liquide de déliantage et de récupérer la cire dans des cartouches spécifiques qui seront par la suite mises au rebut.

Avis de l’expert FAM

La pièce en sortie du cycle de déliantage est dite « marron ». Elle est extrêmement fragile, car seul de très faible lien de polymère maintiennent encore les grains de poudre entre eux.

Infos de l’expert FAM

Four de frittage Desktop Metal

Four de frittage Desktop Metal
Dimensions1380x754x1618mm
Poids 798Kg
Tension électrique 208VAC, 60Hz, 30A/phase

Le frittage dure 48h. Le polymère s’évapore (récupéré dans un filtre), et les grains de poudre métallique se soudent les uns aux autres. La pièce perd 15 à 20% de son volume. Ce changement est géré par le logiciel qui « compense » automatiquement la pièce lors de son envoi en impression. Il calcule aussi la rétractation qu’aura la pièce afin de réduire au maximum les contraintes internes. Le gaz inerte est projeté sur la pièce de manière continue afin de garantir les bonnes caractéristiques du matériau.

Le Post-traitement

Comme expliqué précédemment, le décochage des supports s’effectue très simplement grâce à l’interface en céramique. Les post-traitements à appliquer sont ensuite ceux pouvant être appliqués sur n’importe quelles pièces métalliques (usinage, sablage…).

Les Matériaux

Desktop Metal fourni son propre matériau. La forme du matériau en barrettes est unique sur le marché. La pièce, une fois imprimée, a une densité très forte, entre 96 et 99%. Ses caractéristiques mécaniques sont donc situées entre une pièce usinée et une pièce forgée.

Composition des matériaux :

Les barrettes de matériaux sont composées de cire afin d’éviter qu’elles ne s’endommagent lors de leur transport. Elles sont aussi composées d’un faible taux de polymère et enfin, du métal ou de la céramique suivant la tête d’impression.

Le démontage et la mise en place des bacs de matériaux s’effectuent très facilement grâce à un système de clip. Les barrettes sont fournies dans des petits conteneurs, dotés d’une puce permettant au logiciel de suivre exactement la consommation de matériaux.

Le Logiciel

Le logiciel Fabricate est en ligne. Un identifiant et mot de passe sont nécessaires pour s’y connecter. Il permet entre autres d’orienter les pièces, de leur ajouter des supports, de leur associer des paramètres de fabrication et de les découper par couche.

Logiciel extrêmement rapide à prendre en main grâce à son menu simplifié où, par des curseurs, il vous est possible de choisir les critères à privilégier (temps d’impression, état de surface…). Le logiciel est connecté à l’imprimante 3D, au module de déliantage, et au four de frittage.

Avis de l’expert FAM

Le logiciel Fabricate permet ainsi de suivre exactement le parcours des pièces sur chaque étapes. Il est donc possible de donner un délai très rapidement à un client avant même d’avoir lancé en impression la pièce.

La solution Desktop Metal, est une solution extrêmement efficace dans l’obtention de pièces métalliques pour un bureau d’étude, et ce, rapidement et facilement. Grâce à son logiciel accompagnant l’utilisateur à chaque étape de la fabrication, la courbe d’apprentissage de l’utilisation de cette technologie est relativement courte comparée à d’autre solutions d’impression 3D métal.

Elle répond aux besoins :

  • Répétabilité
  • Fiabilité
  • Santé matériau

On a apprécié

  • Une technologie innovante
  • Simplicité de l’installation
  • Facilité d’utilisation du logiciel
  • Sécurité d’utilisation
  • Tenue mécanique et santé matériaux
  • Possibilité de faire des pièces creuses et fermées

On aurait aimé

  • Taille de pièce imprimable plus importante (de la taille d’un poing actuellement)
  • Pouvoir faire des formes plus complexes

Pour aller plus loin…

Replay le Classroom F3DF dédié à Desktop Metal

  1. Présentation détaillée de Desktop Metal
  2. Présentation de la technologie BDM
  3. Des cas d’applications concrets
  4. Répondre aux questions des internautes

Accéder au replay

Formation QHSE (Sur mesure)

  • Prévenir les risques liés à la manipulation d’imprimantes 3D
  • Connaitre les risques liés à l’exposition et l’utilisation
  • Définir  une stratégie de prévention du risque
  • Mettre en place les solutions de protection face au risque
  • Réaliser une implantation limitant le risque

Accéder au programme

Formation Fabrication Additive Metal 

  • Identifier les différents procédés de fabrication additive pour applications métal
  • Différencier leur intérêt technico- économique en fonction de leur champ d’application.
  • Identifier les applications principales de cette nouvelle technologie
  • Evaluer l’impact d’une intégration dans la production de l’entreprise

Accéder au programme

Formation fabrication Additive Métal SLM / DMLS

  • Identifier les technologies FA avec focus sur le frittage de poudre métal
  • Comprendre le Workflow des technologies SLM / DMLS
  • Gérer les étapes de fabrication et de
  • Connaitre les post-traitement de la FA Métal

Accéder au programme

Un grand merci au distributeur Kreos basé à Lyon, qui nous à ouvert ses portes et à eu la patience de répondre à nos questions. Vous avez encore des questions sur la technologie Desktop Metal ? Laissez-nous un commentaire en bas de page, toute l’équipe F3DF se tient à votre écoute.

Auteurs :

YVES François – Expert en fabrication additive métal
BERTHELOT Florian – Autodesk training center Manager

0 réponses

Répondre

Se joindre à la discussion ?
Vous êtes libre de contribuer !

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *